碳纤维布加固钢结构吊车梁技术探讨.pdfVIP

碳纤维布加固钢结构吊车梁技术探讨 我国钢结构吊车梁很多未达到设计使用年限就产生早期破坏，其中 80%-90%是由于疲劳引起。传统钢 结构疲劳加固方法如焊接加固、螺栓连接加固均存在一定的局限性，寻求经济、高效的钢结构疲劳加固技 术，是迫切要求解决的问题。碳纤维布加固吊车梁可以显著提高疲劳性能，有着广阔的应用前景。 目前，纤维布加固混凝土技术已经相对成熟。但是由于钢材的性质与混凝土的性质有着本质的差别， 加固钢结构与加固混凝土的技术相差很大，碳纤维布加固钢结构的破坏方式多为界面破坏，目前国内外对 于纤维布加固钢结构的研究还处于初步的探索研究阶段，在实际工程中应用的实例有限，无现成标准、规 范可循。 在工业厂房中，吊车梁能否正常运行直接影响着生产的正常进行，尤其对于炼钢厂房，通常吊车吨位 大甚至超载，而且运行频繁，使得吊车梁破损开裂现象时有发生。工业厂房钢结构吊车梁系统的破坏很多 未达到设计使用年限就产生早期破坏，其中 80%-90%是由于疲劳引起。传统的加固方式虽然有一定的加固 效果（如焊接加固和螺栓连接加固），但同时也增加了吊车梁的自重和空间利用率的下降，造成应力和刚度 的重分布，通常会在焊缝部位造成应力集中，在疲劳荷载的作用下产生疲劳裂纹，造成钢吊车梁的二次疲 劳损伤。寻求经济、高效的钢结构疲劳加固技术，是迫切要求解决的问题。 传统加固方法 缺点 1.高空焊接难度大，效率低，质量丌好保证 2.焊接施工时间长 焊接加固 3.焊缝缺陷和残余应力，容易产生新的疲劳裂纹源 4.焊接产生明火 1.原结构开孔，削弱截面 螺栓连接加固 2.空间限制，难以实施 3.应力集中 4.螺栓易松动或应力松弛 由于碳纤维布因抗拉强度高、可成型性强（如在钢结构的拐角处可以很好地与钢构件进行黏结）、耐腐 蚀和抗疲劳性能效果好，对钢吊车梁的加固效果比传统方法加固效果要好很多。根据不同的病害采用不同 的加固方法，如在构件的受拉面粘贴碳纤维布可以提高构件的抗弯能力；在钢结构疲劳部位，通过粘贴碳 纤维布可以提高剩余疲劳寿命等，碳纤维布加固钢构件的技术效果显著，立竿见影。碳纤维布加固吊车梁 的特点如下： 1.比强度和比刚度高，施工简单、高效; 2.无需钻孔、焊接，不会形成新的裂纹扩展源； 3.具有良好的抗疲劳性能； 4.耐腐蚀性能好； 5.无需明火； 6.适用于复杂曲面。 碳纤维加固钢结构可以显著提高疲劳性能，如下情况特别适合采用： 1.吊车梁超期服役，经历应力循环次数超出规范要求。 2.增容扩产导致吊车荷载增加，受拉疲劳敏感区疲劳验算丌满足规范要求。 3.受拉下翼缘存在焊件，导致存在初始缺陷。 4. 出现疲劳破坏迹象，但又不能立即停产更换，可采用碳纤维临时加固。 天津市津竺复合材料有限公司组织技术专家对10 根不同结构形式的吊车梁进行疲劳试验，对钢吊车梁 受拉疲劳敏感区采用 5 层碳纤维布进行双面粘贴加固，加固后疲劳寿命比加固前提高152%-416%，说明碳 纤维布加固钢吊车梁是一种非常有效的疲劳加固方式。同时发现钢吊车梁应力幅水平越低，碳纤维布加固 钢吊车梁的效果越好。实际工程中钢吊车梁属于低应力高周疲劳问题，非常适合碳纤维加固。碳纤维加固 钢结构提高其疲劳性能具有广阔前景。 目前国内外对于纤维布加固钢结构的研究还处于初步的探索研究阶段，在实际工程中应用的实例有限， 无现成标准、规范可循。碳纤维布及配套树脂的选择、施工方法和施工顺序的好坏直接影响到最终的加固 效果。由于力学性能、工艺参数及操作顺序的特殊性，对碳纤维布及配套树脂的要求更为苛刻。影响加固 效果的主要因素包括：碳纤维布的长度、碳纤维布的宽度、碳纤维布的弹性模量、碳纤维布的厚度、碳布 胶的剪切模量、碳布胶层的厚度。因此加固材料的选择需进行以下试验工作。 １）不同温度下材料力学性能试验。 ２）不同温度养护条件下钢对